вентиляционная установка (варианты)

Формула изобретения

1. Вентиляционная установка, содержащая воздухозаборный патрубок и подключенный к нему вентилятор, размещенный в коробе с прямоугольным поперечным сечением и снабженный направляющим коллектором и спиральным кожухом, охватывающим с зазором радиальное рабочее колесо, связанное с приводом, и содержащим тангенциальную выходную часть, ориентированную вдоль стенки короба по направлению вращения рабочего колеса и сообщенную с раздаточным воздуховодом, выполненным с образованием изгиба стенок в направлении вращения рабочего колеса в плоскости поперечного сечения короба, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса, причем направляющий коллектор размещен в вентиляторе перед рабочим колесом по ходу потока, отличающаяся тем, что раздаточный воздуховод дополнительно снабжен внутри короба вторым изгибом стенок с плавным угловым сопряжением в плоскости, перпендикулярной плоскости размещения первого изгиба, расположенным последовательно за ним по ходу потока, ориентированным в направлении потока в направляющем коллекторе и ограниченным с внешней стороны плоскостями, параллельными стенкам короба, проходящими через перпендикулярные стороны его поперечного сечения, причем первый изгиб стенок раздаточного воздуховода образован под углом 90^o и с плавным угловым сопряжением в виде диффузора, примыкающим к торцу тангенциальной выходной части непосредственно на расстоянии от плоскости, проведенной через ось вентилятора и параллельной этому торцу, равном 0,55-0,7 величины диаметра рабочего колеса, при этом между первым и вторым изгибами раздаточный воздуховод образован параллельными стенками, расстояние П между которыми в плоскости поперечного сечения короба выполнено согласно зависимости П= (1,3-1,9)В, где В - размер торца тангенциальной выходной части в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что после второго изгиба раздаточный воздуховод снабжен расширением его проходного сечения в направлении движения воздуха, причем отношение площадей поперечного сечения воздуховода после второго изгиба и выходного сечения его расширенной торцевой части составляет 0,5-0,95.

3. Установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что внутренняя сторона стенки раздаточного воздуховода между первым и вторым изгибами сопряжена с плоскостью, касательной к спиральному кожуху и параллельной торцу тангенциальной выходной части.

4. Установка по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что спиральный кожух может быть размещен внутри короба с примыканием к трем последовательно соединенным его стенкам.

5. Вентиляционная установка, содержащая воздухозаборный патрубок и подключенный к нему вентилятор, размещенный в коробе с прямоугольным поперечным сечением и снабженный направляющим коллектором и спиральным кожухом, охватывающим с зазором радиальное рабочее колесо, связанное с приводом, и содержащим тангенциальную выходную часть, ориентированную вдоль стенки короба по направлению вращения рабочего колеса и сообщенную с раздаточным воздуховодом, выполненным с образованием изгиба стенок в направлении вращения рабочего колеса в плоскости поперечного сечения короба, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса, причем направляющий коллектор размещен в вентиляторе перед рабочим колесом по ходу потока, отличающаяся тем, что ось вращения рабочего колеса вентилятора размещена в зоне центра поперечного сечения короба, а спиральный кожух дополнительно снабжен второй тангенциальной выходной частью, ориентированной торцом по направлению вращения рабочего колеса со смещением 180^o и размещенной параллельно первой тангенциальной выходной части, и сообщенным с ней вторым раздаточным воздуховодом, размещенным параллельно первому раздаточному воздуховоду с противоположной относительно оси вращения рабочего колеса стороны короба, при этом периметр спирального кожуха в плоскости поперечного сечения короба выполнен в виде двух участков спирали одинаковой длины и с одинаковой величиной нарастания ее радиального размера по углу поворота в направлении оси вращения рабочего колеса в каждом участке спирали, а примыкание обоих участков спирали между собой выполнено в плоскости, проходящей через ось вращения рабочего колеса и параллельной торцам тангенциальных выходных частей, причем каждый раздаточный воздуховод дополнительно снабжен внутри короба вторым изгибом стенок с плавным угловым сопряжением в плоскости, перпендикулярной плоскости размещения первого изгиба, расположенным последовательно за ним по ходу потока, ориентированным в направлении потока в направляющем коллекторе и ограниченным с внешней стороны плоскостями, параллельными стенкам короба, проходящими через перпендикулярные стороны его поперечного сечения, причем первый изгиб стенок каждого раздаточного воздуховода образован под углом 90^o и с плавным угловым сопряжением в виде диффузора, примыкающим к торцу каждой тангенциальной выходной части непосредственно на расстоянии от плоскости, проведенной через ось вентилятора и параллельной этому торцу, равном 0,55-0,7 величины диаметра рабочего колеса, при этом между первым и вторым изгибами раздаточный воздуховод образован параллельными стенками, расстояние П между которыми в плоскости поперечного сечения короба выполнено согласно зависимости П= (1,3-1,9)В, где В - размер торца тангенциальной выходной части в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса.

6. Установка по п. 5, отличающаяся тем, что после второго изгиба каждый раздаточный воздуховод снабжен расширением его проходного сечения в направлении движения воздуха, причем отношение площадей поперечного сечения воздуховода после второго изгиба и выходного сечения его расширенной торцевой части составляет 0,5-0,95.

7. Установка по п. 5 или 6 отличающаяся тем, что внутренняя сторона стенки каждого раздаточного воздуховода между первым и вторым изгибами сопряжена с плоскостью, касательной к спиральному кожуху и параллельной торцу тангенциальной выходной части.

8. Установка по любому из пп. 5-7, отличающаяся тем, что спиральный кожух может быть размещен внутри короба с примыканием к двум противоположным его стенкам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вентиляционной технике и может быть использовано для вентиляции бытовых и промышленных помещений.

Известна вентиляционная установка, содержащая воздухозаборный патрубок и подключенный к нему вентилятор, размещенный в коробе с прямоугольным поперечным сечением и снабженный направляющим коллектором и спиральным кожухом, охватывающим с зазором радиальное рабочее колесо, связанное с приводом, и содержащим тангенциальную выходную часть, ориентированную вдоль стенки короба по направлению вращения рабочего колеса и сообщенную с раздаточным воздуховодом, выполненным с образованием изгиба стенок в направлении вращения рабочего колеса в плоскости поперечного сечения короба, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса, причем направляющий коллектор размещен в вентиляторе перед рабочим колесом по ходу потока (РСТ WO 82/00337, F 24 F 7/08, 7/04).

Недостатком известного технического решения является то, что ось вращения рабочего колеса перпендикулярна направлению движения воздуха из короба. При этом привод размещается вдоль оси вращения и увеличивает размер короба в этом направлении, который обычно ограничен по условиям монтажа. Уменьшение указанного размера ухудшает аэродинамические характеристики вентиляционной установки.

Задача изобретения - повышение эффективности работы вентиляционной установки путем снижения аэродинамических потерь и увеличение компактности. Предлагается два варианта решения поставленной задачи, объединенные достижением единого технического результата.

Для решения поставленной задачи в известной вентиляционной установке, содержащей воздухозаборный патрубок и подключенный к нему вентилятор, размещенный в коробе с прямоугольным поперечным сечением и снабженный направляющим коллектором и спиральным кожухом, охватывающим с зазором радиальное рабочее колесо, связанное с приводом, и содержащим тангенциальную выходную часть, ориентированную вдоль стенки короба по направлению вращения рабочего колеса и сообщенную с раздаточным воздуховодом, выполненным с образованием изгиба стенок в направлении вращения рабочего колеса в плоскости поперечного сечения короба, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса, причем направляющий коллектор размещен в вентиляторе перед рабочим колесом по ходу потока, согласно первому варианту изобретения раздаточный воздуховод дополнительно снабжен внутри короба вторым изгибом стенок с плавным угловым сопряжением в плоскости, перпендикулярной плоскости размещения первого изгиба, расположенным последовательно за ним по ходу потока, ориентированным в направлении потока в направляющем коллекторе и ограниченным с внешней стороны плоскостями, параллельными стенкам короба, проходящими через перпендикулярные стороны его поперечного сечения, причем первый изгиб стенок раздаточного воздуховода образован под углом 90^o и с плавным угловым сопряжением в виде диффузора, примыкающим к торцу тангенциальной выходной части непосредственно на расстоянии от плоскости, проведенной через ось вентилятора и параллельной этому торцу, равном 0,55-0,7 от величины диаметра рабочего колеса, при этом между первым и вторым изгибами раздаточный воздуховод образован параллельными стенками, расстояние П между которыми в плоскости поперечного сечения короба выполнено согласно зависимости П=(1,3-1,9)В, где В - размер торца тангенциальной выходной части в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса.

После второго изгиба раздаточный воздуховод может быть снабжен расширением его проходного сечения в направлении движения воздуха, причем соотношение площадей поперечного сечения воздуховода после второго изгиба и выходного сечения его расширенной торцевой части составляет 0,5-0,95.

Внутренняя сторона стенки раздаточного воздуховода между первым и вторым изгибами может быть сопряжена с плоскостью, касательной к спиральному кожуху и параллельной торцу тангенциальной выходной части.

Спиральный кожух может быть размещен внутри короба с примыканием к трем последовательно соединенным его стенкам.

Для решения поставленной задачи согласно второму варианту изобретения ось вращения рабочего колеса вентилятора размещена в зоне центра поперечного сечения короба, а спиральный кожух дополнительно снабжен второй тангенциальной выходной частью, ориентированной торцом по направлению вращения рабочего колеса со смещением 180^o и размещенной параллельно первой тангенциальной выходной части, и сообщенным с ней вторым раздаточным воздуховодом, размещенным параллельно первому раздаточному воздуховоду с противоположной относительно оси вращения рабочего колеса стороны короба, при этом периметр спирального кожуха в плоскости поперечного сечения короба выполнен в виде двух участков спирали одинаковой длины и с одинаковой величиной нарастания ее радиального размера по углу поворота в направлении оси вращения рабочего колеса в каждом участке спирали, а примыкание обоих участков спирали между собой выполнено в плоскости, проходящей через ось вращения рабочего колеса и параллельной торцам тангенциальных выходных частей, причем каждый раздаточный воздуховод дополнительно снабжен внутри короба вторым изгибом стенок с плавным угловым сопряжением в плоскости, перпендикулярной плоскости размещения первого изгиба, расположенным последовательно за ним по ходу потока, ориентированным в направлении потока в направляющем коллекторе и ограниченным с внешней стороны плоскостями, параллельными стенкам короба, проходящими через перпендикулярные стороны его поперечного сечения, причем первый изгиб стенок каждого раздаточного воздуховода образован под углом 90^o и с плавным угловым сопряжением в виде диффузора, примыкающим к торцу каждой тангенциальной выходной части непосредственно на расстоянии от плоскости, проведенной через ось вентилятора и параллельной этому торцу, равном 0,55-0,7 величины диаметра рабочего колеса, при этом между первым и вторым изгибами раздаточный воздуховод образован параллельными стенками, расстояние П между которыми в плоскости поперечного сечения короба выполнено согласно зависимости П=(1,3-1,9)В, где В - размер торца тангенциальной выходной части в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса.

Каждый раздаточный воздуховод после второго изгиба может быть снабжен расширением его проходного сечения в направлении движения воздуха, причем соотношение площадей поперечного сечения воздуховода после второго изгиба и выходного сечения его расширенной торцевой части составляет 0,5-0,95.

Внутренняя сторона стенки каждого раздаточного воздуховода между первым и вторым изгибами может быть сопряжена с плоскостью, касательной к спиральному кожуху и параллельной торцу тангенциальной выходной части.

Спиральный кожух может быть размещен внутри короба с примыканием к двум противоположным его стенкам.

Приведенный анализ патентной и научно-технической литературы не выявил известных технических решений с вышеуказанной совокупностью существенных признаков.

Сущность предлагаемой вентиляционной установки поясняется графически.

На фиг. 1 - 4 схематически представлена установка, содержащая один раздаточный воздуховод, размещенный в плоскости поперечного сечения короба (вариант 1), на фиг.5 - 8 схематически представлена установка, содержащая два раздаточных воздуховода, размещенных в плоскости поперечного сечения короба, а также измененную конфигурацию периметра спирального кожуха (вариант 2).

Предлагаемая вентиляционная установка содержит вентилятор с приводом от электродвигателя 1, размещенный внутри короба 2 с прямоугольным поперечным сечением стенок 3. Вентилятор выполнен со спиральным кожухом 4, например с прямолинейной образующей 5, охватывающим с зазором рабочее колесо 6 с диаметром D. Кожух 4 вентилятора содержит направляющий коллектор 7, который размещен перед рабочим колесом 6 по ходу движения потока и сообщен с воздухозаборным патрубком (не показан). Выходная часть 8 спирального кожуха 4 выполнена тангенциальной. Согласно первому варианту исполнения предлагаемой установки тангенциальная выходная часть 8 выполнена в единственном числе и размещена, например, вдоль стенки 3, а сам спиральный кожух 4 размещен в плоскости поперечного сечения короба 2, перпендикулярной оси 9 вращения рабочего колеса 6, например, с примыканием к трем последовательно соединенным стенкам 3 короба, проведенным через стороны его поперечного сечения.

Согласно второму варианту исполнения предлагаемой вентиляционной установки последняя снабжена двумя тангенциальными выходными частями 8 и 10, ориентированными в направлении вращения оси 9 рабочего колеса 6 в плоскости, перпендикулярной оси 9 рабочего колеса вентилятора, с примыканием к противолежащим стенкам 3 короба 2 или с размещением вдоль них с зазором. Электродвигатель 1 для привода рабочего колеса 6 вентилятора размещен последовательно с ним, с наружной стороны от него. Каждая тангенциальная выходная часть сообщена со своим раздаточным воздуховодом.

Так, по варианту 1 тангенциальная часть 8 подключена к раздаточному воздуховоду 11, размещенному в той же плоскости поперечного сечения короба 2, перпендикулярной оси вентилятора и ориентированной в том же направлении - в сторону вращения вентилятора. По второму варианту установка содержит два раздаточных воздуховода: первый 11, сообщенный с первой тангенциальной выходной частью 8, и второй 12, сообщенной со второй тангенциальной частью 10, причем оба раздаточных воздуховода 11, 12 размещены в одной плоскости поперечного сечения короба 2, перпендикулярной оси 9 вентилятора. Первый раздаточный воздуховод 11 по первому варианту снабжен внутри короба 2 двумя изгибами 13 и 14 стенок во взаимно перпендикулярных плоскостях с плавным угловым сопряжением стенок, из которых первый изгиб 13 стенок образован под углом 90^o по направлению вращения вентилятора относительно направления выходной части 8 вдоль стороны в плоскости поперечного сечения короба.

Первый раздаточный воздуховод 11 выполнен, например, с примыканием и плавным угловым сопряжением внешней стороны 15 углового сопряжения со стороной 3 поперечного сечения и с другой стороны с торцом тангенциальной выходной части 8, удаленным на оптимальное расстояние, равное 0,55-0,70 величины диаметра рабочего колеса 6 от плоскости, проведенной через ось 9 вращения рабочего колеса параллельно стенке 2, проходящей через сторону 3 поперечного сечения. Внутренняя сторона 16 углового сопряжения первого изгиба 13, выполненного в виде диффузора, после первого изгиба может быть сопряжена с плоскостью, касательной к спиральному кожуху 4 и параллельной стенке 3 короба 2, проходящей через сторону поперечного сечения.

Между первым 13 и вторым 14 изгибами каждый раздаточный воздуховод образован параллельными стенками 17 и 18, расстояние П между которыми в плоскости поперечного сечения короба выполнено согласно зависимости П=(1,3-1,9)В, где В - размер торца тангенциальной выходной части в сечении, перпендикулярном оси вращения рабочего колеса. Второй изгиб 14 стенок первого раздаточного воздуховода 11 с плавным сопряжением стенок выполнен внутри короба 2 в перпендикулярной плоскости относительно первого изгиба 13 и ориентирован в направлении, совпадающем с направлением потока в направляющем коллекторе 7. Второй изгиб 14 расположен последовательно за первым 13 по ходу движения воздушного потока и ограничен с внешней стороны плоскостями, проходящими через перпендикулярные стороны поперечного сечения. После второго изгиба 14 первый раздаточный воздуховод 11 может быть снабжен плавным расширением его проходного сечения в направлении движения воздуха, причем соотношение площадей поперечного сечения воздуховода после второго изгиба и выходного сечения его расширенной торцевой части 19 составляет 0,5-0,95. При выполнении установки по второму варианту ось 9 рабочего колеса 6 размещена, например, в геометрическом центре поперечного сечения короба 2, а спиральный кожух 4 в плоскости поперечного сечения выполнен, например, с примыканием к двум противоположным, симметричным относительно оси 9 рабочего колеса стенкам 3, и снабжен второй тангенциальной выходной частью 10, торец которой выполнен на том же оптимальном удалении от плоскости, проведенной через ось вентилятора параллельно этому же торцу.

Вторая тангенциальная выходная часть 10 сообщена со вторым раздаточным воздуховодом 12, выполненным с изгибами 13 и 14 в плоскости поперечного сечения короба 2, причем первый изгиб 13 под углом 90^o по направлению вращения вентилятора и с плавным угловым сопряжением стенок, а второй изгиб 14 выполнен также внутри короба 2 в перпендикулярной плоскости относительно первого изгиба 13 и ориентирован в направлении, совпадающем с направлением потока в коллекторе 7. Второй раздаточный воздуховод 12 может быть размещен внутри короба 2 по касательной, проведенной к спиральному кожуху 4 с противоположной стороны, симметричной относительно оси 9 вращения рабочего колеса 6 и параллельно первому раздаточному воздуховоду 11.

С внешней стороны второй раздаточный воздуховод 12 ограничен стенками 3 короба 2, проходящими через стороны его поперечного сечения. Периметр спирального кожуха 4 согласно второму варианту исполнения в плоскости поперечного сечения короба 2 выполнен в виде двух участков 20 и 21 спирали, смещенных один относительно другого на 180^o в направлении вращения оси 9 вентилятора, причем оба участка 20 и 21 выполнены одинаковой длины и с одинаковой величиной нарастания радиального размера, измеренного по углу поворота вокруг оси 9. Примыкание обоих участков 20 и 21 спирали между собой выполнено в плоскости, проходящей через точки 22 и 23 сопряжения периметра с обоими выходными частями 8 и 10 или через ось 9 рабочего колеса, параллельно торцам тангенциальных выходных частей 8, 10. Торцевая часть расширений 19 на выходе из каждого раздаточного воздуховода ориентирована в одном направлении с потоком в коллекторе 7.

Работа предлагаемой вентиляционной установки осуществляется следующим образом.

Электродвигатель 1 приводит во вращение рабочее колесо 6, которое просасывает воздух через направляющий коллектор 7 и через спиральный кожух 4 выталкивает к торцу 8 или торцам 8, 10, в зависимости от варианта исполнения, тангенциальной выходной части 7, 9 и далее в раздаточные воздуховоды 10, 11. В раздаточных воздуховодах 10, 11 воздух поворачивается посредством двух последовательных изгибов стенок 13, 14 таким образом, что выходит в одном направлении с потоком в коллекторе 6. При повороте на первом изгибе стенок 13 раздаточных воздуховодов происходит снижение скорости воздуха и повышение статического давления. Дальнейшее повышение статического давления воздуха происходит при плавном расширении поперечного сечения воздуховодов 11, 12 после второго изгиба стенок 14, что снижает необратимые аэродинамические потери. Такое исполнение вентиляционной установки позволяет расположить ось 8 вращения рабочего колеса вдоль потока воздуха на входе и выходе вентиляционной установки, т. е. в направлении, в котором размеры установки менее ограничены по условиям монтажа. Размещение в этом направлении электродвигателя позволяет уменьшить размеры установки по другим осям.

Предлагаемое техническое решение является новым, имеет изобретательный уровень и промышленно применимо. В настоящее время уже изготовлены и испытаны опытные образцы.

Реализация предлагаемой вентиляционной установки позволит значительно повысить эффективность ее работы путем снижения аэродинамических потерь, снизить шум и несколько увеличить ее компактность.